Мы все знаем, что частотный преобразователь участвует в электрических работах, чтобы освоить технологию, использование частотных преобразователей для управления двигателем является более распространенным методом электрического управления; Некоторые также требуют, чтобы это было умело использовать. Сегодня я организую и суммирую соответствующие знания с мелким знанием, контентом или повторением, стремясь поделиться с вами этими замечательными отношениями между конвертером частот и моторным.
Прежде всего, зачем использовать инвертор для управления двигателем?
Давайте начнем с краткого понимания этих двух устройств.
Двигатель представляет собой индуктивную нагрузку, которая препятствует изменению тока и создает большое изменение тока во время запуска.
Частотный преобразователь, это использование мощных полупроводниковых устройств, включенных и выключенных действий источника питания частоты мощности, будет преобразовано в другую частоту устройства управления электрической энергией. В основном он состоит из двух частей схемы, одна из них является основной цепью (модуль выпрямителя, электролитический конденсатор и модуль инвертора), а другая - цепь управления (плата питания переключения, плата управления).
Чтобы уменьшить начальный ток двигателя, особенно для двигателей с более высокой мощностью, чем выше мощность, тем выше начальный ток, чрезмерный начальный ток принесет большую нагрузку в сеть питания и распределения, а также преобразователь частоты может решить эту проблему запуска, позволяя двигателю плавно начинать, не вызывая чрезмерного начального тока.
Другая функция использования частотного преобразователя заключается в регулировании скорости двигателя, во многих случаях необходимо управлять скоростью двигателя, чтобы повысить производительность, а управление скоростью преобразователя частоты было его самым самым основным преобразователем частоты путем изменения частоты Питание для достижения цели управления скоростью двигателя.
Каковы методы управления частотным преобразователем?
Пять наиболее часто используемых способов управления двигателем инвертора следующие:
Выходное напряжение инвертора с низким напряжением-380-650 v, выходная мощность-0. 75-400 кВт, рабочая частота 0-400 hz, а его основные схемы-все приняты -Дк-AC Схема. Его режим управления прошел через следующие четыре поколения.
1U/f=C Синусоидальная модуляция ширины импульса (SPWM) управления
Характеризуется простой структурой управления, более низкая стоимость, механические характеристики твердости также лучше соответствуют общей передаче требований к плавной скорости, широко используются в различных областях промышленности.
Тем не менее, этот метод управления на низкой частоте, из -за более низкого выходного напряжения, крутящий момент при падении напряжения напряжения статора является более значительным, так что выходной максимальный крутящий момент уменьшается.
Кроме того, его механические характеристики не так сложны, как двигатель постоянного тока, динамическая емкость крутящего момента и статическая скорость скорости не являются удовлетворительными, а производительность системы не высока, кривая управления изменится с нагрузкой, отклик крутящего момента медленная, то Использование моторного крутящего момента не высока, низкая скорость из -за сопротивления статора и существования эффекта мертвого полоса инвертора и деградации производительности, ухудшения стабильности и так далее. Следовательно, было изучено регулирование скорости конверсии управления вектором.
Метод управления пространственным вектором напряжения (SVPWM)
Он основан на предпосылке общего эффекта генерации трехфазных форм волн, чтобы аппроксимировать идеальную траекторию круговой вращающейся магнитного поля моторного воздушного зазора с целью генерации трехфазных модулированных сигналов за раз и контроля в Путь внутреннего приближения круга.
Он был улучшен после практического использования, то есть введена компенсация частоты, которая может устранить ошибку управления скоростью; Амплитуда магнитной цепи оценивается по обратной связи, которая устраняет влияние сопротивления статора на низких скоростях; и выходное напряжение и ток закрыты для повышения точности и стабильности динамики. Тем не менее, схема управления имеет больше ссылок и не внедряет регулирование крутящего момента, поэтому производительность системы не улучшается.
Метод управления вектором (VC)
Практика управления частотой управления вектором заключается в преобразовании тока статора IA, IB, IC, в асинхронном двигателе в трехфазной системе координат в ток AC IA1IB1 в двухфазной стационарной системе координат через трехфазный-два Фазовое преобразование, а затем через поворотное преобразование в соответствии с ориентацией магнитного поля ротора, которая эквивалентна синхронной вращающейся системе координат в ток постоянного тока IM1, IT1 (IM1 равен (IM1 эквивалентен току возбуждения двигателя постоянного тока; IT1 эквивалентен току якоря, который пропорционален крутящему моменту), а затем имитируйте метод управления двигателем постоянного тока, чтобы получить количество управления DC двигатель и реализуйте управление асинхронным двигателем после соответствующего обратного преобразования координат.
По сути, двигатель переменного тока эквивалентен двигателю постоянного тока, а два компонента скорости и магнитного поля контролируются независимо. Управляя магнитной цепью ротора, а затем разлагая ток статора, чтобы получить компоненты крутящего момента и магнитного поля посредством преобразования координат, чтобы реализовать ортогональный или отдельный контроль. Предложенный метод контроля вектора имеет значение для создания эпоха. Однако в практических применениях, из -за магнитной цепи ротора трудно точно наблюдать, на характеристики системы сильно влияют параметры двигателя, и преобразование вращения вектора, используемое в процессе управления эквивалентным двигателем постоянного тока, является более сложным, что делает его Трудно для фактического контрольного эффекта, чтобы достичь результатов идеального анализа.
Метод прямого управления крутящим моментом (DTC)
В 1985 году профессор Поподброк из Университета Рура в Германии впервые предложил технологию конверсионного управления прямого момента. Эта технология в значительной степени решила недостатки вышеуказанного векторного контроля и была быстро разработана с помощью новых идей управления, краткой и четкой структуры системы, а также отличной динамической и статической производительности.
В настоящее время эта технология была успешно применена к мощным накопителям переменного тока для электрического локомотивного тяги. Прямой контроль крутящего момента анализирует математическую модель двигателя переменного тока непосредственно в системе координат статора для управления магнитной цепью и крутящего момента двигателя. Он не должен приравнивать двигатель переменного тока к двигателю постоянного тока, что устраняет многие сложные расчеты при преобразовании вращения векторного вращения; Ему не нужно имитировать управление двигателем постоянного тока, а также не нужно упростить математическую модель двигателя переменного тока для развязки.
Метод управления матрицей AC-AC
Инвертор VVVF, векторный контрольный инвертор и инвертор с прямым крутящим моментом-все типы инвертора AC-DC-AC. Их общими недостатками являются низкий коэффициент входной мощности, высокие гармонические токи, потребность в крупных конденсаторах хранения энергии в цепи постоянного тока, а регенеративная энергия не может быть возвращена обратно в сетку, т.е. операция с четырьмя квадратами невозможна.
По этой причине появился матричный инвертор AC-AC. Поскольку матричный инвертор AC-AC устраняет промежуточную связь постоянного тока, что устраняет большие размеры дорогих электролитических конденсаторов. Он может реализовать коэффициент мощности L, входной ток является синусоидальным и может работать в четырех квадрантах, плотность мощности системы большая. Технология еще не зрелая, но все еще привлекает многих ученых, чтобы глубоко изучать. Его сущность заключается не в том, чтобы косвенно контролировать ток, магнитную цепь и другие величины, а для того, чтобы реализовать крутящий момент непосредственно как контролируемое количество.
Конкретный метод:
Управление магнитной цепью статора вводит наблюдатель за магнитной цепи статор, чтобы реализовать метод без датчика скорости;
Автоматическая идентификация (ID) опирается на точную математическую модель двигателя для автоматического идентификации параметров двигателя;
Рассчитать фактические значения, соответствующие импедансу статора, взаимной индуктивности, коэффициента магнитной насыщения, инерции и т. Д. Рассчитайте фактический крутящий момент, магнитную цепь статора, скорость ротора для управления в реальном времени;
Реализация управления полосой диапазона генерирует сигналы PWM в соответствии с контролем полосовой полосы магнитной цепи и крутящего момента для управления состоянием переключения инвертора.
Матричный инвертор AC-AC имеет быстрый крутящий момент (<2ms), high speed accuracy (±2%, no PG feedback), high torque accuracy (<+3%); it also has high starting torque and high torque accuracy, especially at low speeds (including 0 speeds), and it can output 150% to 200% torque.
Как управлять двигателем с помощью частотного преобразователя? Как они подключены?
Проводка двигателя управления трансформатором частоты относительно проста: проводка контактора почти одинакова, три сетевых мощности в линию, а затем из линии к двигателю, но одна из настройки на упомянутом, управление Частотный преобразователь - это больше, чем другой способ.
Прежде всего, давайте посмотрим на терминалы инвертора, хотя бренд больше, проводка также отличается, но большинство терминалов инвертора не так много. Обычно делятся на положительные и отрицательные входы переключения, используемые для управления двигателем больше, чем начало положительного и отрицательного. Терминал обратной связи, используемый для обратной связи с состоянием работы двигателя, включая частоту работы, скорость, состояние неисправности и так далее. Управление настройкой скорости, некоторый частотный преобразователь используется потенциометр, некоторые непосредственно с использованием ключа, недоступны.
Через физическую проводку, чтобы контролировать путь, есть другой способ, чтобы перейти в сеть связи, многие частотные преобразователя теперь поддерживают управление связи, вы можете управлять двигателем через линию связи, чтобы запустить и останавливаться, вперед и обратить вспять, настроить Скорость и т. Д. В то же время информация о обратной связи также передается через связь.
Что происходит с выходным крутящим моментом, когда изменяется скорость вращения (частота) двигателя?
Начальный крутящий момент и максимальный крутящий момент инверторного привода меньше, чем у прямого привода с промышленным частотным источником питания.
Двигатели имеют большие удары по запуску и ускорение при питании от промышленного частотного источника питания, но эти шоки слабее при питании от инвертора. Прямой начинающий с промышленной частоты производит большой стартовый ток. При использовании частотного преобразователя выходное напряжение и частота преобразователя частот постепенно добавляются в двигатель, поэтому начальный ток и удар двигателя меньше.
Обычно крутящий момент, полученный двигателем, уменьшается с частотой (снижение скорости). Фактические данные для сокращения приведены в некоторых руководствах по инвертору для иллюстрации.
Используя инвертор с контролем вектора потока, отсутствие крутящего момента на низких скоростях двигателя будет улучшено, и двигатель будет производить достаточный крутящий момент даже в зоне низкой скорости.
Когда частотный преобразователь контролируется скоростью до частоты, превышающей 50 Гц, выходной крутящий момент двигателя будет уменьшен.
Обычно двигатели разработаны и изготавливаются для напряжения 50 Гц, а в этом диапазоне напряжений также приведен номинальный крутящий момент. Следовательно, регулирование скорости ниже номинальной частоты называется постоянной регуляцией скорости крутящего момента. (T=te, p<=Pe)
Когда выходная частота инвертора превышает частоту 50 Гц, крутящий момент, полученный двигателем, должен уменьшить линейную зависимость, обратно пропорционально частоте.
Когда двигатель работает на скорости более 50 Гц, размер моторной нагрузки должен быть рассмотрен, чтобы предотвратить отсутствие выходного момента двигателя.
Например, крутящий момент, полученный двигателем при 100 Гц, уменьшается до приблизительно 1/2 крутящего момента, полученного при 50 Гц.
Следовательно, управление скоростью выше номинальной частоты называется постоянным управлением скоростью мощности. (P=ue*ie)
Применение частотного преобразователя выше 50 Гц
Как вы знаете, для конкретного двигателя его номинальное напряжение и номинальный ток являются постоянными.
Например, номинальные значения инвертора и двигателя: 15 кВт/380 В/30А, двигатель может работать выше 50 Гц.
Когда скорость 50 Гц, выходное напряжение инвертора составляет 380 В, ток составляет 30А, в настоящее время, если вы увеличиваете выходную частоту до 60 Гц, максимальное выходное напряжение и ток инвертора могут быть только 380 В/30а, оно ясно, что выходная мощность остается неизменной, поэтому мы называем его постоянным управлением скоростью мощности.
Какова ситуация крутящего момента в это время?
Потому что p=wt (w; угловая скорость, t: крутящий момент), потому что P не изменился, W увеличивается, поэтому крутящий момент будет соответственно уменьшен.
Мы также можем взглянуть на это другим способом:
Напряжение статора двигателя u=e + i * r (i - ток, r - электронное сопротивление, e - индуцированный потенциал)
Видно, что когда ты и я постоянны, Е также постоянно.
And E=k*f*X (k: constant; f: frequency; X: magnetic flux), so when f from 50 -->60 Гц, x будет соответственно уменьшен
Для двигателя t=k*i*x (k: constant; i: current; x: flux), так что крутящий момент t будет уменьшаться с помощью потока X.
Meanwhile, less than 50Hz, the flux (X) is constant when U/f=E/f is constant because I*R is very small. Torque T is proportional to current. This is why the overcurrent capability of an inverter is usually used to describe its overload (torque) capability and is called constant torque speed regulation (constant rated current -->Постоянный максимальный крутящий момент)
Вывод: выходной крутящий момент двигателя уменьшается, когда выходная частота инвертора увеличивается с 50 Гц или более.
Другие факторы, связанные с выходным крутящим моментом
Выработка тепла и способность рассеивания тепла определяют способность инвертора выходного тока, что влияет на способность инвертора выходного момента.
Частота носителей: номинальный ток, отмеченный общим инвертором, является самой высокой частотой носителей, самая высокая температура окружающей среды может обеспечить непрерывное выходное значение, уменьшить частоту носителей, ток силока не будет затронут. Но нагревание компонентов будет уменьшено.
Температура окружающей среды: так же, как это не увеличит значение тока защиты инверторов, когда окружающая температура обнаруживается ниже.
Высота: повышенная высота оказывает влияние на теплотиссипацию и производительность изоляции. Как правило, ниже 1000 м может быть проигнорировано, выше каждых 1000 метров, чтобы уменьшить емкость 5%.